close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Международный научно-исследовательский журнал ISSN;pdf

код для вставкиСкачать
Практические применения пучков
ускоренных тяжелых ионов в
производстве трековые мембран,
используемых для процессов разделения
и продукты на их основе
Лаборатория ядерных
реакций им.Г.Н.Флерова,
Объединенный институт
ядерных исследований
Нечаев А.Н., Апель П.Ю., Дмитриев С.Н.
Лаборатория ядерных реакций ОИЯИ
Циклотрон У-400 для
получения новых элементов
Magnet pole dia: 4 m
Weight: 2000 tons
Electricity consumption: ~ 1 MW
Fl 114
Lv 116
2013 год
Циклотрон ИЦ-100:
общий вид и параметры пучка
ионов
Специализированный ИЦ-100
циклотрон для применения в ионнотрековой технологии
Диаметр магнита:
1.05m
Вес: 50 tons
Потребляемая
мощность: ~ 150 kW
The basis for technological applications:
formation of ion tracks in insulators
трек иона Bi
208
на поверхности сапфира
ТРЕКОВЫЕ МЕМБРАНЫ
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ВТОРОЙ ЭТАП: ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
СЕНСИБИЛИЗАЦИЯ
> 310 нм
СУШКА
O
Xe
Kr
40-90 C
ОБЛУЧЕНИЕ
NaOH
CH3COOH
ТРАВЛЕНИЕ
H2O дистилл.
ТРЕКОВЫЕ МЕМБРАНЫ
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ПЕРВЫЙ ЭТАП: ОБЛУЧЕНИЕ ПЛЕНКИ
ПОЛИМЕРНАЯ ПЛЕНКА
ВАКУУМНЫЙ ИОНОПРОВОД
+
+
+
+
ОТ У-400
+
+
+
Kr, Xe
0,5¸ 6 МэВ/нуклон
+
V £ 50 кВ
f = 2000 Гц
ПУЧОК ИОНОВ, РАЗВЕРНУТЫЙ
ПО ГОРИЗОНТАЛИ И ВЕРТИКАЛИ
Производство трековых мембран
1-я стадия: облучение тяжелыми
ионами
ТРЕКОВЫЕ МЕМБРАНЫ
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ВТОРОЙ ЭТАП:
СЕНСИБИЛИЗАЦИЯ
УСТАНОВКА ДЛЯ СЕНСИБИЛИЗАЦИИ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
ТРЕКОВЫЕ МЕМБРАНЫ
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ВТОРОЙ ЭТАП: ТРАВЛЕНИЕ
УСТАНОВКА ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ ПЛЕНКИ
Эволюция ионного трека в результате
процесса химического травления
etchant
VB
VT
etchant
если VT/VB ~ 1000
формируются
цилиндрические
поры
Микрометры
Трековые мембраны
- единственный тип полимерных
мембран,
перекрывающий
три
порядка по размеру пор
единственный
тип
полимерных мембран, в
которых номинальный
размер
пор
равен
геометрическому
Нанометры
- единственный тип полимерных
мембран, в которых два главных
параметра – размер пор и плотность
пор – могут задаваться независимо
друг от друга
Полимеры для производства
трековых мембран
Полимер
Полиэтилетере
фталат (ПЭТФ)
Ион для
облучения
Травление
Масштаб прва
Kr, Xe
NaOH aq.
NaoH aq + ПАВ
Промышл
Поликарбонат
(ПК)
Ar, Co, Kr
NaOH aq +ПАВ
Промышл
Поливинилиден
фторид (ПВДФ)
Kr, Xe
NaOH + KMnO4
Лаборат.
Полипропилен
(ПП)
Kr, Xe
H2SO4 + CrO3
Лаборат.
Полиимид (ПИ)
Xe, Au, Pb, U
NaClO
Лаборат.
ТРЕКОВЫЕ МЕМБРАНЫ РАЗЛИЧНОЙ СТРУКТУРЫ
ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫЕ
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ
ПОРЫ
ПЕРЕСЕКАЮЩИЕСЯ
ПОРЫ
СИГАРООБРАЗНЫЕ
ПОРЫ
ГАЛСТУКООБРАЗНЫЕ
ПОРЫ
ПОРИСТЫЙ СУБСТРАТ (для Cell Culture)
МАССИВ ИЗ МИКРОКОЛОДЦЕВ
ДНО МИКРОКОЛОДЦА:
ДИАМЕТР ПОР 0,8 МИКРОНА
СЕЧЕНИЕ МИКРОКОЛОДЦЕВ:
- 12 МИКРОН В ДИАМЕТРЕ
- 35 МИКРОН В ГЛУБИНУ
МИКРОКОЛОДЕЦ С ПОРАМИ
В ДНЕ
ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН
Промышленная фильтрация
(Вода, фармацевтические препараты, и
т.д.)
Лабораторная фильтрация
(Аналитика)
Культивирование клеток (пористые
субстраты)
Промышленная фильтрация
Пример: спиральные фильтрационные модули,
разработанные в «Центре Келдыша» (Москва)
Трековые ПЭТФ и ПВДФ мембраны с диаметрами
пор от 0,2 до 1,5 мкм
До 50 квадратных метров мембраны в одном
модуле
Большой ресурс благодаря периодической
регенерации Трековая мембрана выдерживает 700800 циклов регенерации - в отличие от мембран
других типов
Прогнозируемый рынок: > 500,000 м2 в год
Лабораторная фильтрация
•Микробиология воды
•Бактериальный анализ
•Анализ аэрозолей
•Анализ топлив и масел
•Паразитология
•Вирусология
•Многое другое
Фильтрация фармацевтических
препаратов
Очистка ампулированных
медпрепаратов
На СЭМ-изображениях:
фрагменты стекла на
поверхности трековых
мембран после
фильтрации медикамента
Фильтрация питьевой воды
Портативные
фильтры для воды
в домашних,
походных
условиях, районах
стихийных
бедствий и т.д.
(Simpex Company,
Ukraine)
Мембрана: ПЭТФ,
диаметр пор 0.20.3 µm
Трековые мембраны для
плазмафереза
Плазмоферезатор Гемофеникс
производства компании «Альфа» (Дубна)
Кровь
Плазма
Форменные
эл-ты крови
Кровь
Плазма
Мембрана 0.4 µm
0.1-0.2 м2 трековой мембраны в
сепараторе
Проект «Бета» по выпуску
плазмаферезаторов с потребностью
в трековых мембранах 2 млн м2 в
год
Трековые мембраны в качестве
пористого субстрата для клеточных
культур
При культивировании клеток на
пористом субстрате, они
оказываются в существенно
более естественных условиях,
нежели на монолитной подложке.
Поликарбонатные трековые
мембраны с диаметрами пор 0,4 и
3 мкм
Ранняя диагностика рака
Деформируемость
эритроцитов
Пора ~4 µm
Эритроцит ~8 µm
Здоровые эритроциты
способны
деформироваться и
проникать сквозь пору
Папаниколау тест
«Ядром» метода является
трековая мембрана с порами
7,2 мкм, на которой идет сбор
монослоя клеточного материала
для автоматического анализа.
25 анализов в час
Микрометры
Ранняя диагностика
рака, 4-7 мкм
Системы очистки воды,
1 мкм
Плазмаферез, очистка
воды, 0,4 мкм
Молекулярные
сенсоры < 20 нм
Нанометры
Новые композитные материалы и
структурированные поверхности, полученные
ионно-трековой технологией
a)
)
•Композиты металл/полимер
•Существенное увеличение прочности соединения
слоев
•Повышение тепловой стойкости
•Гибкие печатные платы
M.Danziger, W.Votius. In: Proc. 2nd Intern. Symp. On
Polyimides and Other High Temperature polymers. Newark,
2003, Vol. 2, p. 1.
Гибкие печатные платы повышенной
долговечности
Структурированные
теплопередающие поверхности
Кипение теплоносителя происходит
лишь на структурированной
поверхности. Коэффициент
теплопередачи в 10-20 раз выше,
чем на плоской поверхности
Множество металлических микростержней,
полученных на медной поверхности путем
репликации ионных треков
Спасибо за
внимание!
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа